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第二篇　物质科学（二）
第20讲　二氧化碳
一、二氧化碳
1. 物理性质：常温下为无色、无味的气体，密度比空气 ，能溶于水。
经过压缩的二氧化碳固体叫 。
略大　
干冰　
倾倒二氧化碳实验 二氧化碳的溶解性实验
实验 装置图
现象 下层阶梯上的蜡烛先熄灭，
上层火焰后熄灭 塑料瓶变瘪了
分析 二氧化碳不能燃烧，也不支
持燃烧；二氧化碳的密度比
空气大 二氧化碳能溶于水，导致瓶中的
压强小于外界大气压强
2. 化学性质：
（1）通常情况下二氧化碳不能 也不支持燃烧。
（2）二氧化碳不能供给呼吸。
（3）二氧化碳能跟水反应生成 ：CO2＋H2OH2CO3。碳酸可以使
紫色石蕊试液变成红色，但碳酸不稳定，见光、加热都会分解，使二氧化碳逸
出：H2CO3CO2↑＋H2O。
燃烧　
碳酸　
（4）能与NaOH、KOH、Ca（OH）2、Ba（OH）2等可溶性碱反应。
①与澄清石灰水反应
现象：澄清石灰水 。
化学方程式：
用途：检验二氧化碳的存在。
变浑浊　
Ca（OH）2＋CO2CaCO3↓＋H2O　
②与氢氧化钠溶液反应
现象：无明显现象
化学方程式：
用途：吸收二氧化碳。
思考：为什么，检验二氧化碳不用氢氧化钠？吸收二氧化碳不用氢氧化钙？
2NaOH＋CO2Na2CO3＋H2O　
一些证明氢氧化钠溶液吸收二氧化碳的现象：
A B
C D
上述现象产生的根本原因是氢氧化钠吸收二氧化碳后，气压变小。
3. 二氧化碳制备
（1）工业制法：采用高温煅烧石灰石，反应的化学方程式为
。
（2）实验室制法（见实验聚焦：二氧化碳的实验室制取）。
4. 二氧化碳的用途
光合作用的原料；制造纯碱、尿素、汽水饮料等；灭火；固态二氧化碳俗称
“干冰”，“干冰”可用于冷藏食品，人工降雨。
CaCO3CaO
＋CO2↑　
1. 臭氧层的作用：臭氧能杀死细菌和病毒，臭氧层可以把太阳辐射中的致命
的 转化为热，从而阻止了高能紫外线直接射到地面上危害生命。
2. 温室效应的成因：由于煤、石油、天然气等矿物燃料的大量使用，再加上森
林面积因乱砍滥伐而急剧减少，使大气中 的含量增加较快。
3. 温室效应的利弊：温室效应是保证地球上的气温适于动植物生存的必要条
件，适宜的温室效应对于人类和各种生物来说是非常有益的。但温室效应可使
大气温度过高，引起气候反常，给人类带来灾难。
紫外线　
二氧化碳　
二、臭氧层、温室效应
1. 空气中污染物的主要来源：煤、石油燃烧排放的废气和烟尘、工业废气、汽
车尾气等。
2. 防治空气污染的方法：控制污染源，减少废气的排放，提倡使用无污染能
源，加强空气质量检测，改善环境状况，积极植树造林等。
三、空气污染
例1　（2025·杭州）下列关于二氧化碳性质的验证实验，只能反映二氧化碳物
理性质的是（　D　）
D
高频点1　二氧化碳的性质
例2　（2025·泸州）在密闭玻璃罩内放置三根点燃的蜡烛（图甲），观察到
长蜡烛先熄灭，接着短蜡烛熄灭，中间蜡烛最后熄灭。传感器测得氧气含量变
化（图乙）。下列解释或结论错误的是（　C　）
A. 开始燃烧释放热的CO2，升到上方隔氧，长蜡烛先熄灭
B. 长蜡烛熄灭后，CO2降温，降到下方隔氧，短蜡烛熄灭
C. 一段时间后，玻璃罩内氧气消耗完，中间蜡烛最后熄灭
D. 冷CO2的密度比同温时O2的大，但热CO2的密度可能比冷O2的小
C
【解析】A、长蜡烛先熄灭，是因为开始燃烧释放热的二氧化碳，二氧化
碳受热后密度变小，升到上方，二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，可隔绝氧
气，使长蜡烛熄灭，不符合题意；B、长蜡烛熄灭后，二氧化碳降温，二
氧化碳的密度比空气大，降到下方隔绝氧气，从而使短蜡烛熄灭，不符合
题意；C、由图可知，蜡烛熄灭后，氧气的含量不是0，说明中间蜡烛熄
灭，不是因为玻璃罩内氧气消耗完，符合题意；D、冷二氧化碳的密度比
同温时氧气的大，但是该实验中长蜡烛先熄灭，说明二氧化碳受热后密度
可能比冷氧气的小，不符合题意。
（1）将干燥的二氧化碳通入装置，能证明CO2与水发生化学反应的现象是
。
干
燥纸花不变色，湿润纸花变红　
例3　（2025·南阳）某小组在实验室用下图装置（加持仪器已略去）验证二氧
化碳的性质。
（2）用稀盐酸清洗长期盛放石灰水的试剂瓶，请写出相关反应的化学方程
式：
。（写出一个即可）
（3）D烧杯中的蜡烛由下到上依次熄灭。据此推测二氧化碳的性质：
。
Ca（OH）2＋CO2CaCO3↓＋H2O或（CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O
＋CO2↑）　
密度比
空气大，不燃烧也不支持燃烧　
例4　（2025·无锡）下列有关二氧化碳的制取、收集、验满和检验的操作，其
中错误的是（　C　）
A. B. C. D.
C
高频点2　二氧化碳的制取
例5　如图是实验室制取气体的部分装置示意图，下列说法正确的是（　D　）
A. 用过氧化氢溶液制取O2，可选用装置②④组合
B. 用装置①制取CO2，分液漏斗中应装稀硫酸
C. 用装置③收集CO2，气体应从管口c通入
D. 要做铁丝燃烧实验，用④收集O2时建议留部分水
D
例6　（2025·舟山）某同学用如图所示的简易装置在实验室制取二氧化碳并验
证其性质。
（1）实验室制取二氧化碳，液体X应为 。
（2）如图虚线框内，应选用图中的 （填“A”或“B”）收集装置。
（3）图中铜制燃烧匙可在试管内上下移动，此装置与将大理石直接放入液体X
中相比，其主要优点是 。
（4）将产生的气体通入到石蕊试液中可以观察到 。
稀盐酸　
B　
可以控制反应的开始和停止　
石蕊试液变红色　
例7　（2025·松原）用温度传感器分别连接装有CO2和空气的烧瓶，待两个烧
瓶中气体温度相同时，打开取暖器模拟太阳光对两个烧瓶加热，测得温度随时
间变化关系如图。
高频点3　温室效应、碳中和
（1）实验表明：CO2的含量 （填“越高”或“越低”），吸收太阳光
热多。
（2）由此可知空气中CO2含量增加会导致 加剧。
（3）生产、生活和科学研究经常利用燃料燃烧放出的热量，例如，在实验
室，我们经常利用酒精灯加热。写出乙醇在空气中燃烧的化学方程
式： 。
越高　
温室效应　
C2H5OH＋3O22CO2＋3H2O　
例8　（2025·海南）我国将力争2060年前实现碳中和，CO2的捕捉是减少碳排
放的措施之一。在实际生产中，常采用足量NaOH溶液来“捕捉”（吸收）
CO2，部分流程图如下：
（1）实现碳中和主要是为了减缓 效应。
（2）捕捉室中NaOH溶液常喷成雾状，优点是
。
温室　
增大气液反应物的接触面积，
既加快反应速率又提高CO2的吸收率　
例9　（2025·济宁）为测定鸡蛋壳中碳酸钙（杂质既不溶于水也不与稀盐酸反
应）的质量分数，将一定量的样品放入烧杯中，另取100g稀盐酸分4次加入烧
杯中，每次均充分反应，实验过程及数据记录如下：
高频点4　二氧化碳制取的有关计算
次数 1 2 3 4
加入稀盐酸的质量/g 25 25 25 25
反应后天平示数/g 137.8 160.6 m 209.5
（1）m＝ 。
（2）生成二氧化碳的总质量为 g。
（3）第3次实验后溶液中溶质的成分为 。
（4）该鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数为 （结果精确到0.1％）。
184.5　
5.5　
CaCl2和HCl　
83.3％　
第二篇　物质科学（二）
第20讲　二氧化碳
实验 　二氧化碳的实验室制取
1. 药品选用及反应原理
（1）药品选用：大理石（或石灰石）与稀盐酸。
（2）反应原理： 。
CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑　
二氧化碳的实验室制取
①实验室能否用碳酸钠代替大理石（或石灰石）制取二氧化碳？ ，原
因是
。
②实验室能否用浓盐酸代替稀盐酸制取二氧化碳？ ，原因是
。
③实验室能否用稀硫酸代替稀盐酸制取二氧化碳？ ，原因是

。
不能　
碳酸钠是粉末状固体，与稀盐酸反应剧烈，不易控制反应速率，不利于
气体的收集　
不能　
浓盐酸
具有挥发性，使制得的CO2不纯　
不能　
稀硫酸
与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石（或石灰石）的表面，
阻止反应的进一步进行　
思考与讨论：
2. 实验装置
（1）发生装置：固液常温型。
实验 装置 A B C
D
装置 优点 安装简单 便于添 加液体 能控制 反应速率 可随时控制
反应的发生
和停止
注意 事项 ①以上装置中导管均需刚露出橡胶塞即可，否则不利于气体导出；
②B、D装置中长颈漏斗末端必须伸入液面以下，形成液封，防止生
成的气体从长颈漏斗的上端逸出 （2）收集装置：二氧化碳能溶于水，且密度比空气大。
注：①收集时，导管的下端要伸至集气瓶底部，以便排尽空气；②二氧化碳气
体应由a端通入。
3. 检验和验满
（1）检验：将产生的气体通入澄清石灰水中，若 ，则
证明生成的气体是CO2。反应的化学方程式为
。
（2）验满：将燃着的木条放在 ，若木条立即熄灭，证明气体
已经收集满。
澄清石灰水变浑浊　
Ca（OH）2＋CO2CaCO3↓
＋H2O　
集气瓶瓶口　
4. CO2的净化
（1）若要制取一瓶纯净、干燥的CO2，装置中导管接口正确的连接顺序
为 。
abcdef　
（2）各装置的作用
装置A的作用： 。
装置B的作用： 。
装置C的作用： 。
注：（1）将收集的CO2气体通入澄清石灰水中，石灰水不变浑浊，原因可能是
盐酸浓度过大，制得的CO2气体中混有氯化氢气体。
（2）净化气体时，应遵循“长进短出”的原则，净化顺序为先除杂后干燥。
除去CO2中混有的HCl　
检验HCl是否除尽　
除去水蒸气（或干燥二氧化碳）　
5. CO2的吸收
实验室一般不用澄清石灰水吸收二氧化碳，因为氢氧化钙微溶于水，其溶液浓
度较小，吸收能力弱。
分析：图Ⅰ中CO2能溶于水且与水反应，试管内水位上升。
图Ⅱ中氢氧化钠溶液能与CO2反应，试管内水位上升（上升高度高于图Ⅰ）。通过对比，说明NaOH溶液与CO2发生了反应。
图Ⅲ中氢氧化钙溶液能与CO2反应，试管内水位上升（上升高度高于图Ⅰ，低于
图Ⅱ），通过对比，说明水、NaOH溶液、Ca（OH）2溶液中，NaOH溶液吸收
CO2的效果最好。
6. 实验装置的改进
（1）发生装置的改进
上述装置具有 的优点。
能随时控制反应发生和停止　
（2）收集装置的改进
①利用排液体法收集CO2，改进装置如图所示：
②如图a利用排水法收集CO2时，水面上加一层植物油的目的是避免CO2与水接
触而部分溶解，减少测量误差；此时，测得量筒内水的体积即为生成的CO2体
积。植物油上方原有的空气对实验结果 影响。
③利用图b收集时，饱和碳酸氢钠溶液已经饱和了，不能再溶解与它同根的物
质（因为CO2溶于水后生成的是碳酸氢根），所以就能避免CO2在收集过程中
流失。
没有　
1. （2025·周口）实验室制取气体常常用到下列装置，根据给出的装置回答下
列问题：
第1题图
（1）若用B装置制取O2，写出反应的化学方程式：
。
（2）若实验室制取并收集CO2，则应选择的装置为 ，该反应的化学方
程式为 。
2KMnO4K2MnO4＋
MnO2＋O2↑　
AD　
CaCO3＋2HClCaCl2＋CO2↑＋H2O　
（3）若用F装置收集一瓶氢气，气体从a口进入，请把F装置补画完整。
【答】如图
2. （2025·台州）用排空气法收集二氧化碳时，常用燃着的木条来检验二氧化
碳是否集满。如果瓶口的木条熄灭，瓶内的气体都是二氧化碳吗？某同学利用
如图1装置制取一瓶二氧化碳并进行研究。以下是他的实验步骤：
第2题图
① 　？　；
②在锥形瓶中加入块状大理石；
③打开止水夹，向长颈漏斗中加入适量稀盐酸；
④一段时间后，把燃着的木条放在集气瓶口，观察到燃着的木条熄灭。
请回答下列问题：
（1）补充完整实验步骤①：
。
（2）实验时，长颈漏斗的末端处于液面下，目的是
。
（3）为了检测验满后集气瓶中的气体是否都是二氧化碳，该同学将集气瓶倒
扣在氢氧化钠溶液中，如图2所示。过一段时间后，观察到
现象，证明了集气瓶中还有空气。
检查装置气密性（或关闭止水夹，往长颈漏斗
中加入一定量水，观察长颈漏斗中是否有一段稳定的水柱）　
防止二氧化碳从长颈漏
斗逸出　
集气瓶中液面上
升，但没有到集气瓶底部　
第2题图
（4）查阅资料获知，木条能否继续燃烧是由容器内氧气的体积分数决定的。
该同学在集气瓶中装入一定体积的水，如图3所示，然后用纯净的二氧化碳气
体替换了瓶中的水，再用燃烧的木条检验，结果如表所示。则集气瓶中氧气体
积分数小于 时，燃着的木条就会熄灭。（空气中氧气体积分数取20％）
实验1 实验2 实验3 实验4
水占集气瓶容积的体积分数
a％ 40％ 30％ 29％ 28％
燃烧木条状况 熄灭 熄灭 继续燃
烧 继续燃烧
14％　
Thank you!

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